Điện hạt nhân có giải cơn khát năng lượng của AI?

Nhiều công ty công nghệ sẽ cần lượng điện lớn trong 3 - 5 năm tới. Ảnh: INT

Một số thông báo liên quan đến các thỏa thuận mua điện từ những nhà máy hiện có, một số khác liên quan đến các khoản đầu tư nhằm thúc đẩy công nghệ tiên tiến.

Hạn chế về thời gian

Những quan hệ đối tác là một chiến thắng cho cả ngành công nghiệp điện hạt nhân và các công ty công nghệ lớn. Các công ty công nghệ lớn cần những nguồn năng lượng được đảm bảo. Trong bối cảnh này, nhiều công ty đang tìm kiếm nguồn phát thải thấp để đạt được mục tiêu về khí hậu.

Đối với các nhà điều hành nhà máy điện hạt nhân và nhà phát triển công nghệ hạt nhân, sự hỗ trợ tài chính từ những khách hàng lớn có thể giúp duy trì hoạt động của nhà máy điện hạt nhân cũ và thúc đẩy công nghệ mới.

Ông Michael Terrell - Giám đốc cấp cao về năng lượng sạch và giảm thiểu carbon tại Google, cho biết: “Có rất nhiều lợi thế đối với năng lượng hạt nhân”. Trong số này, ông cho biết, đó là năng lượng “sạch, chắc chắn, không phát thải carbon và có thể được đặt ở bất cứ đâu”. Trong đó, các nguồn năng lượng chắc chắn là những nguồn cung cấp năng lượng liên tục.

Tuy nhiên, có một rào cản tiềm ẩn rõ ràng: Đó là thời gian. Ông Patrick White - cựu Giám đốc nghiên cứu tại Liên minh đổi mới hạt nhân, cho biết: Có những nhu cầu ở các mốc thời gian khác nhau. Nhiều công ty công nghệ sẽ cần lượng điện lớn trong 3 - 5 năm tới. Song, việc xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới có thể mất gần một thập kỷ.

Một số công nghệ hạt nhân thế hệ tiếp theo, đặc biệt là các lò phản ứng mô-đun nhỏ, có thể mất ít thời gian hơn để xây dựng. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, họ vẫn còn cần nhiều năm nữa mới có thể hoàn thiện lò phản ứng, ngay cả dù chỉ ở quy mô khiêm tốn.

Có nghĩa là, ngay cả khi các công ty công nghệ chào hàng những kế hoạch về năng lượng hạt nhân, thì thực tế là họ vẫn sẽ chủ yếu dựa vào nhiên liệu hóa thạch, duy trì các nhà máy điện than và thậm chí xây dựng nhà máy khí đốt tự nhiên mới có thể hoạt động trong nhiều thập kỷ.

Trí tuệ nhân tạo (AI) và hạt nhân thực sự có thể hỗ trợ nhau trong quá trình phát triển. Song, thực tế là tốc độ tăng trưởng có thể chậm hơn nhiều so với nhiều người tưởng tượng.

Nhu cầu về tốc độ

Tại Mỹ, hiện có khoảng 3.000 trung tâm dữ liệu. Các dự báo hiện tại cho biết, sự bùng nổ của AI có thể tăng thêm hàng nghìn trung tâm nữa vào cuối thập kỷ này. Theo một phân tích gần đây của Ngân hàng Goldman Sachs, sự bùng nổ này có thể làm tăng nhu cầu về điện của trung tâm dữ liệu toàn cầu lên tới 165% vào năm 2030.

Tại Mỹ, ước tính từ ngành công nghiệp cho thấy, nhu cầu năng lượng cho các trung tâm dữ liệu có thể lên tới 400 terawatt giờ vào năm 2030. Con số này tăng từ mức dưới 100 terawat giờ vào năm 2020 và cao hơn tổng nhu cầu điện của toàn bộ đất nước Mexico.

Có những dấu hiệu cho thấy sự bùng nổ của trung tâm dữ liệu có thể đang chậm lại. Trong đó, một số công ty đang chậm lại hoặc tạm dừng vài dự án trong thời gian gần đây. Tuy nhiên, ngay cả những dự báo chi tiết nhất, như báo cáo gần đây của Cơ quan Năng lượng Quốc tế, cũng dự đoán rằng nhu cầu năng lượng sẽ tăng. Câu hỏi được nhiều chuyên gia đặt ra là: Nhu cầu đó tăng bao nhiêu?

Nhiều “gã khổng lồ” công nghệ đang cạnh tranh trong việc xây dựng các trung tâm dữ liệu, đồng thời đặt ra những mục tiêu về khí hậu, cam kết đạt được mức phát thải ròng bằng 0 hoặc năng lượng không carbon trong vài thập kỷ tới. Vì vậy, họ có quyền lợi chính đáng trong việc biết nguồn điện đó đến từ đâu.

Năng lượng hạt nhân đã nổi lên như một ứng cử viên mạnh mẽ cho các công ty muốn cung cấp năng lượng cho các trung tâm dữ liệu trong khi cắt giảm khí thải. Không giống như tua-bin gió và mảng năng lượng mặt trời tạo ra điện không liên tục, các nhà máy điện hạt nhân thường cung cấp năng lượng liên tục cho lưới điện, phù hợp với nhu cầu của các trung tâm dữ liệu.

Ông Rob Gramlich - Chủ tịch của Grid Strategies, một công ty tư vấn tập trung vào điện và truyền tải, cho biết: “Các công ty trung tâm dữ liệu muốn hoạt động hết công suất, 24/7”.

Mặc dù vậy, vấn đề là làm thế nào để xây dựng năng lực hạt nhân. Bởi, các cơ sở hiện bị hạn chế về số lượng và sẽ mất thời gian để xây dựng các công nghệ mới. Vào năm 2022, tất cả các lò phản ứng hạt nhân ở Mỹ cùng nhau cung cấp khoảng 800 terawatt giờ điện cho lưới điện, một con số về cơ bản là ổn định trong hai thập kỷ qua. Để đáp ứng nhu cầu điện từ các trung tâm dữ liệu dự kiến vào năm 2030 bằng năng lượng hạt nhân, cần phải mở rộng lò phản ứng trong nước lên một nửa.

Nhiều công ty công nghệ lớn đang tham gia vào công nghệ hạt nhân thế hệ tiếp theo với khoản đầu tư trực tiếp. Ảnh: INT

Nhắm mục tiêu vào các lò phản ứng hiện có

Vào tháng 10/2024, Google đã ký một thỏa thuận với Kairos Power. Đây là công ty hạt nhân thế hệ tiếp theo. Kairos Power gần đây đã nhận được sự chấp thuận xây dựng hai lò phản ứng từ Ủy ban quản lý hạt nhân Mỹ (NRC), và đang nỗ lực xây dựng các lò phản ứng nhỏ, làm mát bằng muối nóng chảy.

Với phương pháp này, họ cho biết sẽ an toàn và hiệu quả hơn so với công nghệ thông thường. Thỏa thuận của Google là một thỏa thuận mua điện dài hạn. Theo đó, “gã khổng lồ” công nghệ sẽ mua tới 500 megawatt điện vào năm 2035 từ bất kỳ nhà máy nào mà Kairos quản lý để xây dựng. Trong đó, nhà máy đầu tiên dự kiến đi vào hoạt động trong năm 2030.

Trong bối cảnh này, Amazon cũng đang tham gia vào công nghệ hạt nhân thế hệ tiếp theo với khoản đầu tư trực tiếp vào X-energy có trụ sở tại Maryland. Công ty khởi nghiệp này là một trong những công ty đang nỗ lực tạo ra các lò phản ứng nhỏ, được chuẩn hóa hơn, có thể được xây dựng nhanh và với chi phí thấp.

Bên cạnh đó, Amazon cũng đã ký một thỏa thuận với Energy Northwest, một công ty tiện ích tại tiểu bang Washington. Theo đó, Amazon sẽ tài trợ cho giai đoạn đầu của dự án lò phản ứng mô-đun nhỏ X-energy đã được lên kế hoạch tại tiểu bang này. Amazon có quyền mua điện từ một trong những mô-đun trong dự án đầu tiên, có thể tạo ra 320 megawatt điện và được mở rộng để tạo ra 960 megawatt.

Nhiều trung tâm dữ liệu tập trung vào AI mới đang được xây dựng sẽ cần 500 megawatt điện trở lên. Vì vậy, dự án này có thể chỉ đủ lớn để cung cấp điện cho một địa điểm duy nhất.

Theo trang web của Amazon, dự án sẽ giúp đáp ứng nhu cầu năng lượng “bắt đầu từ đầu những năm 2030”. X-energy đang trong quá trình nộp đơn với NRC, nơi phê duyệt trước khi dự án tại Washington có thể tiến hành.

Các kế hoạch dài hạn, vững chắc có thể giúp ích rất nhiều trong việc đưa các công nghệ thế hệ tiếp theo vào hoạt động. Bà Jessica Lovering, người đồng sáng lập Good Energy Collective, một tổ chức nghiên cứu chính sách ủng hộ việc sử dụng năng lượng hạt nhân, cho biết: “Trong vài năm tới, điều quan trọng là phải có nhiều cam kết chắc chắn hơn và kinh phí thực tế được chi cho các dự án này”.

Tuy nhiên, những dự án ban đầu này sẽ không đủ để tạo ra sự thay đổi về nhu cầu. Các lò phản ứng thế hệ tiếp theo mà Amazon và Google đang hỗ trợ đều có quy mô khiêm tốn, không đạt đến quy mô cần thiết để đáp ứng nhu cầu năng lượng dự kiến từ các trung tâm dữ liệu mới vào năm 2030.

Để cung cấp một phần đáng kể terawatt giờ điện mà các công ty công nghệ lớn sử dụng mỗi năm, những công ty hạt nhân có thể sẽ cần xây dựng hàng chục nhà máy mới, thay vì chỉ một vài lò phản ứng.

Một cách tiếp cận để giải quyết vấn đề này là nhắm mục tiêu vào các lò phản ứng hiện có. Microsoft đã trở thành tiêu điểm trong lĩnh vực này vào năm ngoái khi ký một thỏa thuận mua điện dài hạn với Constellation, chủ sở hữu nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island Unit 1 ở Pennsylvania.

Constellation có kế hoạch mở lại một trong những lò phản ứng tại địa điểm đó và đổi tên thành Trung tâm năng lượng sạch Crane.

“Nếu bạn không muốn chờ đợi một thập kỷ để có công nghệ mới, một trong những công cụ lớn nhất mà chúng tôi có trong bộ công cụ hiện nay là hỗ trợ cấp phép lại cho các nhà máy điện cũ”, Urvi Parekh - Giám đốc Năng lượng toàn cầu của Meta cho biết. Các cơ sở cũ hơn có thể nộp đơn xin gia hạn 20 năm từ NRC. Theo Giám đốc Parekh, đây là một quy trình mà khách hàng mua năng lượng có thể hỗ trợ vì nó thường tốn kém và kéo dài.

Tại Mỹ, 24 lò phản ứng có giấy phép sẽ được gia hạn trước năm 2035, gần bằng 1/4 số lò đang hoạt động hiện nay. Ông Patrick White, cựu Giám đốc nghiên cứu tại Liên minh đổi mới hạt nhân, cho biết một số ít nhà máy có khả năng được mở cửa trở lại.

Nhà máy điện hạt nhân Palisades ở Michigan đã nhận được khoản bảo lãnh cho vay 1,52 tỷ USD từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ để mở cửa trở lại. Chủ sở hữu của Trung tâm năng lượng Duane Arnold ở Iowa đã nộp đơn yêu cầu lên các cơ quan quản lý có thể bắt đầu quá trình mở cửa trở lại.

Theo báo cáo gần đây của Bộ Năng lượng, một số địa điểm có lò phản ứng có thể được nâng cấp để sản xuất nhiều điện hơn mà không cần xây dựng cơ sở hạ tầng mới, bổ sung tổng cộng từ 1 - 8 gigawatt.

Điều đó có thể cung cấp năng lượng cho một số ít trung tâm dữ liệu có quy mô vừa phải, nhưng nhu cầu điện đang tăng lên đối với từng dự án. Vừa qua, OpenAI gợi ý rằng, các trung tâm dữ liệu sẽ yêu cầu ít nhất 5 gigawatt điện.

Cuối cùng, các lò phản ứng mới sẽ cần thiết để mở rộng đáng kể công suất, cho dù chúng sử dụng công nghệ đã được thiết lập hay thiết kế thế hệ tiếp theo. Các chuyên gia đồng ý rằng, không có lò phản ứng nào có thể hoạt động ở quy mô lớn cho đến ít nhất là đầu những năm 2030.

Theo Technology Review

Trọng Dương